饱和黏土不排水抗剪强度特性研究

饱和黏土的不排水抗剪强度(s_u)是海洋工程地基稳定性验算必备的参数,该参数的准确性对工程安全至关重要。室内等向固结三轴压缩试验(CIUC)是工程中获得s_u最普遍的方法。随着对海洋土工程特性认识的加深及国际设计方法的引入,s_u的室内测试方法种类增加,但不同方法测得的s_u存在差异。针对天津滨海黏土开展不同固结方式、剪切方式以及不同超固结比(OCR)条件下的三轴压缩、三轴拉伸和静单剪(DSS)试验,分析比较了不同试验方法得到的s_u,并揭示了导致同一种土体s_u产生差异的原因,建立起不同试验方法测得的s_u之间的定量关系。在此基础上结合修正剑桥模型提出了可以预测不同试验方法s_u的计算公式。     

固结后软黏土不排水抗剪强度简化计算方法比较

由于剪切破坏时的孔压难于确定,软黏土的稳定分析常采用不排水强度分析法。文中简要回顾计算软黏土不排水抗剪强度的Mesri法、Ladd法和有效固结应力法,推导相应的计算不排水抗剪强度全量和固结后增长量的简化公式。结合杜湖水库土坝和东海塘海堤试验段两个工程实例,分别用3种简化方法计算了不同加载和固结阶段地基土的抗剪强度,并与现场十字板强度进行对比。分析表明:对于固结后不排水抗剪强度的增量,有效固结应力法、Mesri法和Ladd法的计算值与实测值均较为吻合;由于有效固结应力法计算的抗剪强度增长值普遍略高于实测值,文中建议了相应的修正公式;用有效应力法计算土体固结后的强度增量结果明显大于实测结果。     

软黏土三轴固结不排水剪试验数据处理方法

三轴固结不排水剪(CU)试验的传统数据处理方法是根据破坏标准所确定的值直接绘制摩尔圆包线,确定土样的抗剪强度值。当遇到土性不匀或试验中某一试样扰动给试验带来误差时,其摩尔圆包线很难确定。归一化法、数值关系法、相关法3种特殊的试验成果处理方法,能更准确地确定CU试验的结果。     

基于原位十字板强度的沿海地区软黏土超固结比分析

超固结比OCR是评价软黏土变形和强度特性的重要参数。基于天津、上海、连云港、深圳、中山和珠海这6个沿海地区软黏土的原位十字板强度,系统地分析这些地区软黏土的固结状态,并探讨其形成机制。研究结果表明:(1)基于原位十字板强度得到的OCR要明显大于室内一维压缩试验的结果,室内压缩试验会显著低估沿海软黏土的OCR;(2)6个地区的OCR随深度的变化规律较为一致,OCR随深度增加,逐渐减小至某一稳定值,浅层均表现出一定的超固结现象,而深层的固结状态则表现出一定的复杂性;(3)现有模型能够解释我国沿海软黏土超固结的成因以及变化规律,浅部的超固结现象源于以风化胶结为主的表层作用,而深部的超固结则源于次压缩。考虑到软黏土突出的取土扰动问题,这种基于原位十字板强度的软黏土OCR评价及成因分析方法值得在我国沿海地区推广。     

不同固结路径温州黏土固有不排水强度性状试验研究

为研究初始条件和应力状态对重塑黏土固有不排水强度性状的影响,采用应力路径三轴仪对室内制备的温州黏土进行一系列不同固结路径下的三轴固结不排水剪切试验。通过室内试验研究探讨温州黏土不同固结路径下不同平均有效应力固结后三轴不排水剪切应力应变关系和不排水强度特性;引入不同平均有效应力p’下的孔隙指数I_v与不排水强度比R^*_su=S_u/ p’,分析不同固结路径下不排水强度S_u的变化规律,并与Chandler提出的固有强度线IS_uL进行比较分析。结果表明：相同平均有效应力p’下,不同固结路径下不排水剪切强度S_u和不排水强度比R^*_su=S_u/ p’随固结路径的变化而变化;当不排水强度比S_u/ p’=0.33时,孔隙指数I_v与固结不排水强度S_u之间的关系与Chandler的固有强度线IS_uL一致。     

软黏土地基土体抗剪强度若干问题

针对不少土力学教材和规范规程认为由 UU 试验得到的是饱和黏性土的抗剪强度指标,将黏性土不排水抗剪强度视为土的抗剪强度指标的错误概念,首先分析了土的抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别,然后通过分析三轴固结不排水剪切试验和土的抗剪强度指标的测定,三轴不固结不排水剪切试验和土的不排水抗剪强度的测定,讨论了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。通过软黏土地基中土体的抗剪强度及测定方法的讨论,再次说明了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。最后提出岩土工程稳定分析四者相匹配原则。通过讨论分析,澄清了一些模糊概念,有利于提高岩土工程分析水平。     

K0固结软土不排水抗剪强度

从临界状态土力学出发,考虑K0固结引起的诱发各向异性,推导了K0固结条件下三轴压缩和三轴拉伸不排水强度的理论计算公式。搜集对比现有的试验结果,发现本文提出的理论公式与国内外试验及失稳软基堤坝反分析结果更为符合,在大量土性分析基础上提出平均不排水强度的简化计算公式,以兹工程推广与应用。     

十字板试验确定软黏土抗剪强度指标探讨

从十字板剪切试验原理出发,结合Mohr-Coulomb抗剪强度公式,得到了十字板剪切试验强度与深度的关系式,通过最小二乘法建立了土体抗剪强度指标黏聚力c和摩擦角φ的计算公式。实例计算表明,由十字板剪切试验成果推算的抗剪强度指标c、φ值与直剪固结快剪试验的结果接近。     

天然沉积结构性黏土的不排水强度性状

通过对福州天然沉积黏土原状样及不同初始含水率重塑样进行三轴固结不排水剪切试验,探讨土结构性对天然沉积黏土强度性状的影响规律及作用机理。研究结果表明：结构性对天然沉积土固结不排水抗剪强度的作用程度受固结压力大小影响可以分为3个阶段：固结压力小于屈服压力阶段,不排水抗剪强度主要由土结构性控制,与应力水平基本无关;土结构逐渐屈服阶段,固结压力大于屈服压力,不排水抗剪强度随固结有效应力的增大逐渐趋于重塑样的强度线;土结构性影响消失阶段,原状样的不排水抗剪强度随固结有效应力的增长规律与重塑样相同。     

应变速率对粘土不排水抗剪强度的影响

由于流变特性的影响，饱和粘土的不排水抗剪强度与加载速率有关。应变速率对粘土不排水抗剪强度的影响程度通常采用应变率参数（应变速率增长10倍下不排水抗剪强度的增长率）来反映。国外大量的试验结果表明这个参数为8％～20％，而大部分在12％左右，并且超固结比、固结状态、试验类型对应变率参数P的影响并不明显。介绍了一个用来研究应变率参数P的各向异性弹粘塑性本构模型，在这个本构模型的基础上推导得出了应变率参数P的理论表达式。实际上，只要是采用滞后变形理论构建的流变本构模型，都可以推导得出这个公式。这个公式从理论上证明了应变率参数与固结状态、试验类型的无关性。众多试验结果表明，对于大多数粘土，压缩指数与次压缩指数的比值大都为0．03～0．05，代入公式中ρ的计算结果为7．2％～12．2％。试验中所得到的高达20％的数值与灵敏性土在结构破损明显阶段所具有较高的压缩指数与次压缩指数的比值有关。计算结果与一些试验结果的对比表明了这个表达式的可靠性。     

饱和土的固结沉降特性研究

通过对达渝高速公路地基软土的室内特性非常规试验，深入探讨了侧压力系数随力、固结程度、时问的变化过程。通过试验与理论分析，进一步揭示了土在固结过程中主固结、次固结及荷载压力间的工作机理，得出的成果对进一步完善固结计算方法有指导意义。     

饱和黏性土不排水分析中总应力强度指标的选用

针对饱和黏性土在不排水条件下的总应力分析,首先进一步深入阐释泰沙基有效应力原理,指出应注意区分静水压和超静水压,区分含有总水压的平衡总应力和仅含有超静水压的本构总应力.采用总应力法进行饱和土不排水分析时,这"总应力"只能是本构总应力.进而指出固结不排水强度指标一般不宜直接用于不排水强度计算,直接计算所带来误差的情况与实...     

基于CPTu数据的黏性土不排水抗剪强度#br# 神经网络预测

利用人工神经网络模型,建立基于孔压静力触探（CPTu）现场测试数据的黏性土不排水抗剪强度的预测方法。为建立和验证人工神经网络模型,在3个场地开展CPTu和十字板剪切现场测试,共取得33个测孔的CPTu试验数据和相对应的不排水抗剪强度实测值。通过对比分析不同输入向量、不同网络隐层数、不同神经元数及不同改进算法对人工神经网络模型性能的影响,确定人工神经网络模型的具体形式。通过对训练组数据开展机器学习,所建立的人工神经网络模型能够有效地基于CPTu获得的端阻力和孔隙水压力现场测试数据对黏土不排水抗剪强度进行预测,预测结果与十字板剪切试验实测结果非常接近。与传统用于估算不排水强度的经验关系相比,采用人工神经网络模型预测结果与实测结果相关性显著提高、误差明显降低。     

扁铲侧胀试验求解天津软土不排水抗剪强度

以天津滨海新区软土为研究对象,为了更准确地获得土体不排水抗剪强度Cu,进行了大量的扁铲侧胀试验。并用国内外已有的经验公式,计算了土体的不排水抗剪强度。通过与相邻位置十字板剪切试验结果对比,对已有经验公式在天津滨海新区软土的适用性进行了验证。结果表明,扁铲侧胀试验具有一定的地域性,使用经验公式时需要结合地区土性进行验证或修正。对于天津滨海新区ID≤0.35的软土,采用Lacass和Lunne（1988）提出的计算Cu的公式,当系数取0.17时进行计算适用性较好。     

饱和土非等温固结和不排水剪切的热力学本构模型

基于非平衡态热力学理论,建立了一种无需屈服面、流动法则等概念的非弹性多物理场力学模型。该模型引入耗散力、耗散流及颗粒熵概念,将土体颗粒层次的耗散机制及其引发的宏观能量耗散统一地描述为一组迁移系数和能量函数模型,从而得到非弹性变形的本构关系。考虑了温升时孔隙内原本无法自由流动的结合水向自由水转化并激发相应能量耗散的过程,以描述饱和土体的非等温固结行为。应用该模型对不同超固结比（OCR）饱和黏性土的非等温固结及温度对不排水剪切的影响进行了模拟并和实测数据进行对比,验证了模型的有效性。模拟结果表明：饱和土体的非等温固结行为与OCR值密切相关,且具有不可逆特性,在循环温度荷载作用下将产生变形累积;而温度对饱和土体不排水剪切强度的影响则依赖于土体类型及OCR值等因素。     

偏压固结下软黏土循环强度弱化分析及数值模拟

在波浪等循环荷载的作用下,近海工程地基中的软黏土会发生强度弱化,影响上部结构的稳定性。以烟台港的淤泥质粉质黏土为研究对象,进行了动、静三轴试验,探讨不同固结静偏应力和不同循环动应力作用下淤泥质粉质黏土的循环强度弱化规律以及土体循环后不排水剪有效应力路径发展规律。通过对土体循环后不排水剪切过程中有效应力路径的分析,发现当动应力比达到0.4后,土体强度弱化趋势加快,临界有效应力比(M)减小,结构发生一定的破坏,并据此探讨了土体强度弱化机理。此外,基于等效超固结理论,在考虑偏压固结使土体初始有效应力提高的前提下,经过理论推导,得出了考虑初始固结静偏应力和循环效应的土体强度弱化公式,并通过试验数据对其进行验证。最后,通过对ABAQUS的二次开发,利用拟静力算法将该公式应用于烟台港数值模型的有限元计算中。